Hệ thống sạc động hiệu suất cao cho ô tô điện

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

Thêm vào BST

Báo xấu

27
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nghiên cứu trong đề xuất này xoay quanh việc thiết kế hệ thống sạc động hiệu suất cao cho ô tô điện. Đề tài nghiên cứu cấu trúc 3 cuộn truyền 1 cuộn nhận với mạch bù LCC hai phía để nâng cao hiệu suất truyền và đề xuất cấu trúc điều khiển bám trở kháng tối ưu phía nhận.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Hệ thống sạc động hiệu suất cao cho ô tô điện

CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION NINE SESSION 9 Phòng: Orchid | Chủ tọa: Đinh Thành Việt, Hoàng Đức Chính HỆ THỐNG SẠC ĐỘNG HIỆU SUẤT CAO CHO Ô TÔ ĐIỆN *Nguyễn Xuân Khải, Nguyễn Tuấn An, Lê Văn Hiếu, TS. Nguyễn Kiên Trung Nhóm sinh viên ngành Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội *Tác giả liên hệ chính: khai.nx173970@sis.hust.edu.vn TÓM TẮT Ô tô điện được khuyến cáo sử dụng với 1 cuộn nhận với mạch bù LCC hai phía nhiều ưu điểm. Tuy nhiên, một số nhược để nâng cao hiệu suất truyền và đề xuất điểm mà xe điện gặp phải như: sạc pin cấu trúc điều khiển bám trở kháng tối lâu, quãng đường đi ngắn, giá thành pin ưu phía nhận. Hệ thống được thiết kế có cao...đang hạn chế sự phổ biến của ô công suất định mức 1.5 kW, hoạt động ở tô điện. Nghiên cứu trong đề xuất này tần số 85 kHz. Tính khả thi của đề xuất xoay quanh việc thiết kế hệ thống sạc được kiểm chứng trên phần mềm mô động hiệu suất cao cho ô tô điện. Đề phỏng PSIM, với hiệu suất của hệ thống tài nghiên cứu cấu trúc 3 cuộn truyền thu được đạt 95.3%. Từ khóa: sạc không dây động, nâng cao hiệu suất, mạch bù LCC hai phía, điều khiển trở kháng, bám tải tối ưu. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, vấn đề cấp thiết được quan tâm nhiên, hiện nay ô tô điện phải đối mặt với trên toàn cầu là sự ô nhiễm môi trường nhiều thách thức lớn, như thời gian sạc đang ngày càng nghiêm trọng và nguồn lâu, giá thành pin cao và quãng đường di nhiên liệu hóa thạch đang dần cạn kiệt bởi chuyển trong một lần sạc ngắn. Để khắc sự khai thác và sử dụng quá mức của con phục nhược điểm này, đề xuất được đưa ra người. Một trong những giải pháp cho vấn ở đây là sử dụng hệ thống sạc không dây. đề này là sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo để thay thế cho năng lượng hóa thạch và chuyển sang sử dụng các thiết bị tương thích, ô tô điện là một trong số đó. Ô tô điện có ưu điểm như: thân thiện với môi trường, sử dụng nguồn năng lượng H 1. Cấu trúc chung hệ thống sạc không dây sạch, tiếng ồn nhỏ khi di chuyển,… Tuy cho xe điện DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO | 169
CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION NINE Hệ thống sạc điện có dây có ưu điểm là hiệu hơn thì cần phải có một dung lượng ác quy suất sạc cao, sạc nhanh, tuy nhiên còn tồn lớn, do đó giá thành xe sẽ tăng theo. Hệ tại một số hạn chế như không thuận tiện thống sạc động là hệ thống mà các bộ sạc cho người dùng, độ an toàn chưa cao. Ở được bố trí trên đường, do đó quãng đường những nơi công cộng, bộ sạc có dây thường di chuyển được xa hơn, và xe cũng chỉ cần hay bị hỏng hóc ở đầu sạc và cáp sạc gây một dung lượng pin nhỏ, nhờ vậy tiết kiệm rò rỉ điện, dẫn tới nguy hiểm cho người sử được chi phí, giảm giá thành. dụng đặc biệt trong trường hợp môi trường Mục đích nghiên cứu của đề tài này nhằm ẩm ướt. Hệ thống sạc không dây có thể khắc khắc phục nhược điểm của hệ thống sạc phục nhược điểm của sạc có dây, ứng dụng động là hiệu suất chưa cao. Nhằm nâng nguyên lí cảm ứng điện từ gồm cuộn truyền cao hiệu suất của hệ thống, nghiên cứu đề và cuộn nhận nên an toàn và thuận tiện. Hệ xuất sử dụng cấu trúc mạng bù LCC hai phía thống sạc không dây được chia làm hai loại: kết hợp với cấu trúc 3 cuộn truyền 1 cuộn Sạc không dây tĩnh và Sạc không dây. nhận và phương pháp điều khiển bám tải Hệ thống sạc không dây tĩnh có ưu điểm là tối ưu thông qua phương pháp ước lượng thuận tiện, hiệu suất truyền cao, tuy nhiên hệ số kết nối giữa hai cuộn dây. Kết quả mô tồn tại nhược điểm: Quãng đường di chuyển phỏng cho thấy hệ thống có thể đạt được trên một lần sạc không được cao. Muốn thời hiệu suất cao nhất là 95.3% trong nhiều điều gian di chuyển trong một lần sạc được cao kiện khác nhau của tải. 2. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Để tăng được hiệu suất của truyền năng 2.1 Thiết kế cuộn dây và mạch bù lượng điều kiện cần là phải sử dụng nguồn Trong nghiên cứu này, hệ thống sử dụng cấu xoay chiều có tần số lớn khoảng 100 kHz. Có trúc cuộn dây theo phương pháp chia đoạn, hai vấn đề làm hạn chế hiệu suất truyền của mỗi module gồm có 3 cuộn truyền (H2.) được hệ thống. đặt sát nhau sử dụng chung một bộ biến đổi. Ưu điểm của bộ truyền kiểu đoạn là chúng có thể được điều khiển linh hoạt bật/tắt ứng với vị trí mà cuộn nhận di chuyển qua, khiến từ trường rò rỉ thấp hơn, nâng cao hiệu suất; có thể dễ dàng điều chỉnh tổng chiều dài của bộ H2. Cấu trúc của hệ thống truyền và giảm điện áp đặt trên tụ bù. ba cuộn truyền một cuộn nhận 170 | DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION NINE Thứ nhất, chuyển mạch cứng gây ra tổn thất trên van lớn. Thứ hai, khi tần số càng lớn thì trở kháng của các giá trị điện cảm Với cấu trúc mạch bù LCC hai phía có rò càng lớn làm cho không thể truyền được những ưu điểm như tạo nguồn dòng cả công suất từ nguồn vào sang tải được. 2 bên. Ta coi dòng điện trước chỉnh lưu là Để giải quyết được vấn đề này, một cấu trúc nguồn dòng, thay vì điều khiển trực tiếp trở mới kết hợp giữa hai cấu trúc nối tiếp và kháng ta điều khiển tỷ số trên bám với giá song song. Mạch bù gồm hai tụ điện và một trị trở kháng tối ưu. cuộn cảm LCC được đề xuất sử dụng. Mạch Ngoài ra, qua phân tích, công thức ước bù LCC nằm ở cả hai phía có thể thực hiện lượng hệ số hỗ cảm: như một nguồn dòng ở cả đầu vào và đầu ra . Bên phía sơ cấp, mạch bù LCC có thể tạo ra điều kiện chuyển mạch mềm giúp giảm tổn hao năng lượng trên van. Bên phía thứ cấp, công suất phản kháng được bù để tạo Việc tính toán hệ số hỗ cảm thông qua việc ra công suất lớn, do đó hiệu suất được tăng đo dòng và điện áp bên thứ cấp. cao đối với tải nhẹ và tải nặng [1]. 2.2.2 Thiết kế bộ điều khiển bám trở 2.2 Điều khiển trở kháng bám tải tối ưu kháng tối ưu 2.2.1 Phân tích thiết kế và công thức ước lượng Dòng điện, điện áp ở đầu ra của bộ chỉnh Để hiệu suất lớn nhất khi và chỉ khi: lưu được đo về, từ đó ước lượng được hệ số hỗ cảm được ước lượng theo (3). Sau đó trở kháng tối ưu để đạt hiệu suất cao nhất được tính theo (1). Giá trị trở kháng này nhân với Trạng thái acquy thay đổi liên tục khi sạc, dòng điện đầu ra bộ chỉnh lưu sẽ là giá trị do đó ta cần điều khiển bám giá trị trở đặt điện áp cho mạch vòng điều khiển PID, kháng tối ưu để hiệu suất tối ưu. Ở đây R0 điều khiển điện áp đầu ra của bộ chỉnh lưu. là trở kháng của tải, để duy trì trở kháng bám với giá trị trở kháng tối ưu ta sử dụng bộ biến đổi chỉnh lưu tích cực toàn cầu sử 3. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG dụng phương pháp dịch pha đối xứng kết Đồ thị H 3 mô tả hiệu suất của hệ thống khi hợp với đồng bộ pha. Vì vậy mối quan hệ giá trị tải trở thay đổi. Nếu có bộ điều khiển của chúng được biểu thị trong phương bám trở kháng tối ưu thì hiệu suất cả hệ trình (2) dưới đây: thống cao và đạt trung bình 95%. DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO | 171
CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION NINE Kết quả hiệu suất của hệ thống tại tải trở 220 Ω, di chuyển đồng trục được thể hiện ở H 4. Khi không sử dụng bộ điều khiển bám trở kháng tối ưu thì hiệu suất trung bình của hệ thống đạt 92,3%. Khi có bộ điều khiển bám trở kháng tối ưu thì hiệu suất trung bình hệ H4. Đồ thị hiệu suất của hệ thống thống đạt 95,3%. Từ đó ta thấy rõ tác dụng phụ thuộc vị trí của bộ điều khiển bám trở kháng tối ưu để TÁC GIẢ Ý TƯỞNG nâng cao hiệu suất của hệ thống. Nguyễn Tuấn An là sinh viên năm cuối chuyên ngành Điều khiển và Tự động hóa lớp TĐH 01 Khóa 61 tại 4. KẾT LUẬN Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Lĩnh vực nghiên Đề xuất đã trình bày về tiềm năng của xe cứu chủ yếu bao gồm hệ thống sạc điện không dây cho xe điện. Email: nguyentuanan1998@gmail.com điện cũng như những lợi ích của việc sử dụng phương tiện giao thông chạy điện Lê Văn Hiếu là sinh viên năm cuối chuyên ngành Điều khiển và Tự động hóa lớp TĐH 03 Khóa 61 tại Trường đối với việc bảo vệ môi trường sống. Đề Đại học Bách Khoa Hà Nội. Lĩnh vực nghiên cứu chủ xuất đưa ra một thiết kế cụ thể của một hệ yếu bao gồm hệ thống sạc điện không dây cho xe thống sạc động hiệu suất cao cho ô tô điện. điện. Email: lehieubk98@gmail.com Mạch bù LCC hai phía cho hệ thống (3 cuộn Nguyễn Xuân Khải là sinh viên năm cuối chuyên truyền, 1 cuộn nhận) giảm được tổn thất ngành Điều khiển và Tự động hóa lớp Chương trình Tài chuyển mạch, cải thiện hiệu suất. Phương năng – Điều khiển Tự động Khóa 62 tại Trường Đại học pháp điều khiển tải tối ưu là phù hợp để Bách Khoa Hà Nội. Lĩnh vực nghiên cứu chủ yếu bao gồm hệ điều khiển nâng cao, hệ thống sạc điện không nâng cao chất lượng của hệ thống. dây cho xe điện. Email: khai.nx173970@sis.hust.edu.vn TÀI LIỆU THAM KHẢO 1] S. Li, W. Li, J. Deng, T. D. Nguyen, and C. C. Mi, “A GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Double-Sided LCC Compensation Network and Its TS. Nguyễn Kiên Trung tốt nghiệp Đại học và nhận Tuning Method for Wireless Power Transfer,” IEEE bằng Thạc sĩ khoa học chuyên nghành Điều khiển và Trans. Veh. Technol., vol. 64, no. 6, pp. 2261–2273, Tự động hóa tại Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội vào 2015. các năm 2008 và 2011. Năm 2016 nhận bằng Tiến Sĩ tại viện công nghệ Shibaura Tokyo, Nhật Bản. Sau thời gian làm nghiên cứu sau Tiến Sĩ, anh về nước tiếp tục công việc giảng dạy tại Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội từ cuối năm 2017. Lĩnh vực nghiên cứu chủ yếu bao gồm các bộ biến đổi tần số cao, hệ thống sạc và quản lý năng lượng cho xe H3. Đồ thị hiệu suất của hệ thống điện, hệ thống sạc điện không dây cho xe điện. 172 | DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO